苹果细胞质苹果酸脱氢酶基因的抗逆功能鉴定及机制研究

作     者：王庆杰 

作者单位：山东农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚玉新

授予年度：2016年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：苹果 细胞质苹果酸脱氢酶 过量表达 冷和盐抗性 氧化还原 水杨酸 

摘      要：目前,对细胞质型苹果酸脱氢酶基因(cyMDH)的功能及其调控机制知之甚少。本研究克隆了苹果MdcyMDH基因,获得了转苹果株系,评价了转基因对植株生长和抗逆性的影响,并从激素和氧化还原角度阐释了其调控机制。主要研究结果如下:1.克隆了苹果MdcyMDH基因及其家族成员,并进行了时空表达和胁迫响应分析。结果表明苹果上存在5个cyMDH同系物,5个cyMDH同系物在不同组织中具有不同的表达水平;MdcyMDH和MDP0000174740、MDP0000197620主要在茎和根中表达;MdcyMDH、MDP0000174740和MDP0000170418都受盐和冷胁迫诱导;就表达特性来看,MdcyMDH、MDP0000174740可能具有相似的基因功能。2.经抗性筛选和PCR验证,获得了Line 5和7两个MdcyMDH过量表达的苹果转基因株系。3.调查了MdcyMDH过量表达对转基因株系生长的影响,发现该基因过量表达非显著性提高了株高和地上部总重量,显著性提高了根系总重量。4.调查了MdcyMDH过量表达对转基因株系冷和盐胁迫抗性的影响,发现该基因过量表达提高了植株抗冷和盐胁迫的能力。5.为了探索MdcyMDH介导的抗逆机制,比较了冷胁迫下转基因和对照叶片的数字表达谱,发现了该基因过量表达修改了包括激素信号转导、光合作用、TCA循环、氧化还原等代谢过程;进一步实验发现该基因过量表达修改了线粒体和叶绿体代谢,提高了细胞还原水平,包括提高的AsA、GSH含量和AsA/DHA、GSH/GSSG比值;同时,转基因株系比对照产生了高的HO含量、低的O2-含量;另一方面,在正常、尤其是胁迫条件下,转基因株系比对照积累了更多的自由态和总的SA。